粮油品质检验与分析第1章粮食的理化特性与品质变化

第一章粮食的理化特性与品质变化1粮食的理化特性与品质变化学习要求•熟悉和了解粮食的定义和分类方法及主要粮种的分类；•了解主要粮种的形态和结构特点以及部分的主要作用；•重点掌握粮食中主要化学成分的种类及在粮食中的分布和储藏过程中的变化规律。2粮食的理化特性与品质变化3双子叶植物:种子的胚具有两片子叶的植物单子叶植物:种子的胚具有一片子叶的植物粮食的理化特性与品质变化4粮食的理化特性与品质变化5粮食的理化特性与品质变化6粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（一）粮食的定义与分类粮食是指以收获成熟果实为目的，经去壳、碾磨等加工程序而成为人类基本粮食的一类作物，主要是为了满足人类食粮和某些副食品的需要，或部分供作饲料的农作物。7禾本科：稻、小麦、玉米、大麦、燕麦、粟、黍、高梁等双子叶：荞麦豆类：属豆科，有大豆、蚕豆、豌豆、绿豆等薯类：甘薯、马铃薯、豆薯、木薯等禾谷类粮油作物油料：油菜、芝麻、大豆、花生、向日葵等粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（一）粮食的定义与分类稻谷玉米小麦高粱黍黄豆绿豆红薯马铃薯山药8粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（一）粮食的定义与分类“粮食”与“粮食制品”概念的内涵不同：“粮食”是指稻谷、小麦、玉米、高梁、谷子及其他杂粮，还包括薯类和豆类。“粮油制品”的内涵宽泛，根据粮农组织的生产年鉴，“粮油制品”包括“粮食”。9粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（一）粮食的定义与分类1、稻谷——GB1350-2009《稻谷》•早籼稻米：生长期较短、收获期较早的籼稻谷，一般米粒腹白较大，角质部分较少。•晚籼稻米：生长期较长、收获期较晚的籼稻谷，一般米粒腹白较小或无腹白，角质部分较多。•粳稻谷：粳型非糯性稻的果实，糙米一般呈椭圆形，米质黏性较大胀性较小。•籼糯稻谷：籼型糯性稻的果实，糙米一般呈椭圆形或细长形，米粒呈乳白色，不透明或半透明，黏性大。•粳糯稻谷：粳型糯性稻的果实，糙米一般呈椭圆形，米粒呈乳白色，不透明或半透明状，黏性大。10粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（一）粮食的定义与分类2、小麦——GB1351-2008《小麦》•硬质白小麦：种皮为白色或黄白色的麦粒不低于90%，硬度指数不低于60的小麦。•软质白小麦：种皮为白色或黄白色的麦粒不低于90%，硬度指数不高于45的小麦。•硬质红小麦：种皮为深红色或红褐色的麦粒不低于90%，硬度指数不低于60的小麦。•软质红小麦：种皮为深红色或红褐色的麦粒不低于90%，硬度指数不高于45的小麦。•混合小麦：不符合上述规定的小麦。11粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（一）粮食的定义与分类3、玉米——GB1353-2009《玉米》•黄玉米：种皮为黄色，或略带红色的籽粒不低于95%的玉米。•白玉米：种皮为白色，或略带淡黄色或略带粉红色的籽粒不低于95%的玉米。•混合玉米：不符合上述规定的玉米。12粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（一）粮食的定义与分类4、大豆——GB1352-2009《大豆》•黄大豆：种皮为黄色、淡黄色，脐为黄褐色、淡褐或深褐色的籽粒不低于95%的大豆。•青大豆：种皮为绿色的籽粒不低于95%的大豆。•黑大豆：种皮为黑色的籽粒不低于95%的大豆。•其他大豆：种皮为褐色、棕色、赤色等单一颜色的大豆及双色大豆（种皮为两种颜色，其中一种为棕色或黑色，并且覆盖粒面1/2以上）等。13禾谷类作物都属于单子叶的禾本科(gramineae)植物，生产干的单种果实，这类果实就是“颖果”(caryopsis)，通常称为“籽粒”(kernelorgrain)。具有皮层、胚和胚乳三部分基本结构，各结构之间的联系也大致相同。粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（二）粮食籽粒的形态与结构14粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（二）粮食籽粒的形态与结构颖果（籽粒）皮层果皮和种皮合称皮层，由子房壁发育而成。胚种子中最主要部分，由受精卵发育而成。胚乳由细胞受精后直接发育而成的胚乳称为内胚乳；由珠心层直接发育成的胚乳称为外胚乳。15粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（二）粮食籽粒的形态与结构1、稻谷的形态与结构161－芒；2－外颍；3－内颍；4－茸毛；5－脉；6－护颍稻谷籽粒主要由颖（稻壳）和颖果（糙米）两部分组成，颖果经碾白去皮后得成品大米。稻谷的颖包括内颖、外颖、护颖和颖尖四部分。内颖和外颖细胞高度木质化、硬脆，起着保护颖果的作用。稻谷经砻谷机脱壳后，内外颖便脱落，脱下的颖称稻壳，俗称大糠或砻糠。颖果由皮层、胚乳、胚三部分组成。皮层又由种皮、果皮和珠心层，保护着成熟颖果的胚乳。胚乳在种皮内，由糊粉层和内胚乳组成。胚位于糙米的下腹部，包含胚芽、胚根、胚轴和盾片四个部分。在糙米中，果皮和种皮占2%～3%，珠心层和糊粉层占5%～6%，胚芽占2.5%～3.5%，内胚乳占88%～93%。粮食的理化特性与品质变化1718粮食的理化特性与品质变化19粮食的理化特性与品质变化粮食的理化特性与品质变化爆腰心白20颖果脱壳后所得的糙米表面光滑而有光泽，随着稻壳脉纹的棱状突起程度的不同，糙米表面形成或深或浅的纵向沟纹，糙米背上的一条纵向沟纹，称为背沟。颖果沟纹的深浅对出米率的高低有着一定的影响。在糙米碾白时，果皮、种皮和糊粉层一起被剥除，称米糠层。米糠和米胚含有丰富的蛋白质、脂肪、膳食纤维、B族维生素和矿物质，营养价值很高．可用于开发其他食品。粮食的理化特性与品质变化21糙米去掉糠层和胚芽后即是大米，它由胚乳组成，其主要成分是淀粉。稻谷在加工过程中，随着稻壳的去除、皮层的不断剥离、碾米精度的提高，成品大米的化学成分越接近纯胚乳。从营养角度来看，大米精度越高，淀粉的相对含量越高，纤维素含量越少，消化率越高，但某些营养成分如脂肪、矿物质及维生素的损失也越多。从食用角度来看，精度高的米口感细腻、风味良好。粮食的理化特性与品质变化22粮食的理化特性与品质变化谷物内部的糊粉粒植物细胞内储藏蛋白质的结构，具有消化的作用。糊粉粒23粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（二）粮食籽粒的形态与结构2、小麦的形态与结构小麦籽粒由皮层、胚和胚乳三部分组成241－麦毛；2－腹沟；3－果颍；4－胚25粮食的理化特性与品质变化•麦粒的外形呈椭圆形或卵圆形；腹部中间凹陷，称腹沟。•小麦皮层包括种皮和果皮，占籽粒总质量的8.7%，主要由纤维素组成。•种皮内层含有色素，麦粒的皮色主要由它决定，所以又称为色素层。•小麦中胚的含量为2%~3.9%，尽管胚占籽粒很小部分，但胚部含有丰富的营养成分和酶，是种子生命力最强、也是最容易产生变质的部分。•胚乳占籽粒总质量的78%～83%，而淀粉占胚乳质量的95%～96%，胚乳中的蛋白质是构成面粉中面筋的主要物质。小麦中胚乳含量越高，制粉时出粉率越高。粮食的理化特性与品质变化26粮食的理化特性与品质变化冬小麦横切面扫描电子显微镜图P:果皮A:糊粉层E:胚乳右图：胚乳细胞27左图:硬质小麦，BS：破损淀粉右图:软质小麦粮食的理化特性与品质变化28粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（二）粮食籽粒的形态与结构3、玉米的形态与结构29粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（二）粮食籽粒的形态与结构3、玉米的形态与结构30基部胚皮层角质胚乳粉质胚乳粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（二）粮食籽粒的形态与结构3、玉米的形态与结构•皮层占籽粒质量的6%-8%，包括果皮和种皮，果皮上有孔纹，无绒毛，外有角质层覆盖；种皮为一栓化薄膜，没有明显的细胞结构。•胚乳占籽粒重量的78%-85%，胚乳部分有角质和粉质之分。•胚占籽粒重量的8%-15%，位于籽粒一侧的基部，胚中除含丰富脂肪外（约为35%），还含有淀粉，这点与其他谷类粮食明显不同，其他谷类粮食的胚中不含淀粉。31粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（二）粮食籽粒的形态与结构4、大豆的形态与结构豆科作物及很多油料作物的籽粒是由皮层和种胚两部分组成，胚乳部分在种子发育过程中逐渐消失，成熟的籽粒没有胚乳。皮层部分只有种皮，主要由纤维素、寡聚糖、矿物质等成分构成，加工和食用前多被除去。32粮食的理化特性与品质变化第一节粮食的分类与结构（二）粮食籽粒的形态与结构4、大豆的形态与结构33粮食的理化特性与品质变化第二节粮食的籽粒的化学成分及其分布（一）粮食籽粒的一般化学成分•主要成分：碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、水和矿物质。•各种化学成分的含量不仅在作物品种之间存在很大差异，而且因气候、土壤及栽培条件的影响而有很大变化。3435粮食的理化特性与品质变化主要粮食、油料原料营养成分的含量，%粮种水分淀粉蛋白质脂肪维生素矿物质谷类稻谷13.0068.208.001.406.702.70粳米14.0377.646.421.010.260.64籼米13.2177.506.471.760.20.86小麦13.8468.749.421.474.432.07麦麸11.0056.0013.904.2010.505.30大麦13.9568.049.871.683.782.68荞麦13.0771.856.482.552.203.85玉米13.1772.405.226.131.411.67高粱10.9070.8010.203.003.401.7036粮食的理化特性与品质变化粮种水分淀粉蛋白质脂肪维生素矿物质豆类豌豆10.9020.5058.402.205.702.30绿豆9.5023.8058.800.504.203.20蚕豆12.0024.7052.501.406.902.50赤豆14.0019.4058.000.505.103.00油料芝麻5.4020.3012.4053.603.305.00向日葵7.8023.109.6051.104.603.80油菜籽7.3019.6020.8042.206.004.20棉籽仁6.4039.0014.8033.202.204.40油茶仁8.708.7024.6043.603.302.60薯类甘薯67.101.8029.500.200.500.90马铃薯79.902.3016.600.100.300.80木薯69.401.0028.000.200.800.60粮食的理化特性与品质变化第二节粮食的籽粒的化学成分及其分布（一）粮食籽粒的一般化学成分1、稻谷籽粒的一般化学成分•水分含量一般在13%-14%，高水分的稻粒强度低，碾米时碎米较多；水分低会使籽粒发脆，也易产生碎米。•蛋白质含量8%左右，主要分布在胚及糊粉层中。依其溶解特性可分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白四种。蛋白质含量越高，籽粒的强度越大，耐压性越强，加工时产生的碎米就越少。•脂肪含量一般在1%-2%，主要集中在胚和皮层中。•碳水化合物含量一般在52.6%-69%中，主要集中在胚乳中。•矿物质和维生素：磷、钙、铁、镁，维生素B族（叶酸、核黄素、烟酸、硫胺素）3738粮食的理化特性与品质变化清蛋白：溶液水和稀盐溶液，其溶解度不受盐浓度的影响；球蛋白：不溶于水和高浓度的盐溶液，但溶于稀盐溶液；醇溶蛋白：不溶于水，但溶于70%-80%乙醇；谷蛋白：不溶于水、醇中，但溶于稀酸、稀碱。可以依次使用蒸馏水、稀盐、乙醇、稀碱溶液提取清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。39粮食的理化特性与品质变化40粮食的理化特性与品质变化第二节粮食的籽粒的化学成分及其分布（一）粮食籽粒的一般化学成分2、小麦籽粒的一般化学成分•水分含量一般在10%-13%，水分含量影响小麦的储存。•谷蛋白和醇溶蛋白按一定比例相结合，赋予面团“面筋”的特性。醇溶蛋白是作为一种弹性剂提高黏性、流动性和延展性，麦谷蛋白是一种非均匀的大分子集合体。•脂肪含量一般在2%-3%，胚中所含脂肪80%为不饱和脂肪酸，亚油酸含量约占50%。•碳水化合物含量一般在70%，包括淀粉、纤维素以及各种游离糖和戊聚糖。•矿物质和维生素：钙、钾、磷、铁、锌、锰，维生素B族、泛酸及维生素E。41